Near-Infrared Technology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Amer Assn of Cereal Chemists

作者:Williams, Phil (EDT)/ Norris, Karl (EDT)

出品人:

页数:296

译者:

出版时间:

价格:3253.55元

装帧:HRD

isbn号码:9781891127243

丛书系列:

图书标签:

• 近红外光谱学
• 近红外成像
• 近红外技术
• 光谱分析
• 无损检测
• 材料分析
• 化学分析
• 生物医学
• 光学传感器
• 工业应用

跨越可见光界限：现代光学材料与应用前沿 一部深入探索可见光波段之外的材料科学与工程学巨著 本书并非关于近红外技术本身，而是将视野投向了更广阔的电磁波谱——那些在可见光（约400nm至700nm）两端延伸的区域，尤其是可见光与中红外之间的关键过渡地带。它聚焦于开发和利用那些对近红外波段（通常指700nm至2500nm）以外的光学现象和材料特性，为光电子学、成像技术、能源捕获以及量子信息科学提供革命性的基础。 本书旨在为材料科学家、光学工程师、物理学家以及从事前沿技术研发的专业人士，提供一个关于“非近红外”前沿光学材料和器件设计的全面而深入的参考。 --- 第一部分：超越近红外：中远红外与太赫兹波段的材料基础 第1章：长波长光子的吸收与发射机制 本章彻底摒弃了对传统近红外（NIR）材料的讨论，转而深入研究在更长波长下（例如3微米至30微米的中红外区域，以及300微米至3THz的太赫兹区域）材料的固有响应机制。重点探讨了半导体、陶瓷和聚合物中的声子共振、分子振动模式，以及自由载流子（Drude模型）在这些波段的散射行为。特别分析了俄歇复合在长波长光子产生中的效率制约。 第2章：低带隙半导体与热光伏效应 详细介绍了用于中红外探测和热辐射管理的半导体系统，例如基于InAs、InSb和HgCdTe（MCT）的复杂异质结构。我们深入探究了这些材料如何通过极小的带隙实现对环境温度下自身热辐射的有效吸收和探测。内容涵盖了量子阱结构在调节长波长响应方面的作用，以及热光伏（TPV）系统如何利用高效率的黑体辐射源进行能量转换，与传统近红外光伏器件的工作原理形成鲜明对比。 第3章：超材料与人工结构调控 本部分是关于人工设计的电磁材料的权威论述。我们不讨论基于硅或砷化镓的近红外等离子体结构，而是专注于基于贵金属/介质（如金-二氧化硅）或石墨烯复合结构的亚波长设计，以实现对中远红外光的完美吸收、聚焦或波束整形。重点剖析了“洛伦兹违反”现象及其在超材料透镜设计中的应用，以及如何利用纳米天线阵列来捕获和引导极低能量的长波光子。 --- 第二部分：高能光子学：紫外与X射线区域的应用 第4章：深紫外光刻与宽禁带半导体 本章聚焦于光子能量远高于近红外光子的领域——深紫外（DUV，波长小于200nm）和极紫外（EUV）。材料选择转向了具有巨大带隙的材料，如AlGaN、金刚石和某些高纯度陶瓷。详细分析了这些材料在制造下一代光刻光源（如ArF准分子激光和EUV等离子体源）中作为光学元件的损伤阈值、光学常数稳定性和抗辐射效应。 第5章：X射线成像与晶体衍射 探讨了在电磁波谱的极端一端——X射线区域进行物质结构分析和成像的技术。内容包括布拉格反射、辛金镜（Kirkpatrick–Baez）聚焦系统的工作原理，以及如何使用特殊的晶体（如硅晶体或特定反射膜）对高能光子束进行精确控制。重点讨论了同步辐射源和自由电子激光器在材料表征中的作用。 第6章：高能光子在生物医学中的应用 超越了近红外在软组织穿透方面的优势，本章讨论了使用更高能量光子（如软X射线或硬X射线）进行高分辨率、高对比度生物成像和治疗的方法。涵盖了相位衬度成像、吸收剂量学，以及利用高能光子束进行精确的蛋白质晶体学研究。 --- 第三部分：光与物质相互作用的极端条件 第7章：高强度激光与非线性响应（高次谐波产生） 本章关注的是极高强度电磁场与物质相互作用时产生的效应，这远超普通近红外激光器的功率密度。深入分析了高次谐波产生（HHG）的物理机制，即电子在强激光场驱动下，在原子或固体中产生高频光子。我们详细讨论了用于高次谐波产生的靶材（如惰性气体或固体薄膜）的选择、谐波的相位匹配以及如何将其应用于阿秒脉冲的产生。 第8章：量子光与腔量子电动力学（CQED） 探讨了在高度受限的几何结构中，光子与单个原子或量子点相互作用的现象。本书强调了超导电路、高品质因子光学谐振腔的设计，这些腔体的模式体积极小，能显著增强光子与物质的耦合强度（Purcell效应）。讨论了如何利用这些强大的光场-物质耦合来实现单光子源、量子态的非破坏性测量，以及拓扑光学的最新进展。 第9章：极低温下的光子行为与量子信息存储 研究在接近绝对零度的极端环境下，光与物质的相互作用。核心内容包括基于稀土离子掺杂晶体（如$ ext{Pr}^{3+}$或$ ext{Eu}^{3+}$）的光回声存储（EIT/Electromagnetically Induced Transparency）技术。这些技术允许光脉冲被“冻结”并以量子相干性的形式存储在物质基态中，为固态量子存储器和远程量子纠缠分发提供了理论和实验基础。 --- 结论：跨越边界的材料科学展望 本书的总结部分将所有章节连接起来，强调了突破传统可见光和近红外界限的重要性。它论证了通过精细调控材料的电子能带结构、晶格振动模式和人工结构，科学家们正在以前所未有的精度控制电磁波的行为，这为下一代传感、成像、能源和计算技术奠定了不可或缺的材料基础。本书为读者提供了理解和驾驭这些前沿技术所需的深刻洞察力与工程工具。

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